一氧化氮

1. 一氧化氮的定义与基本性质

一氧化氮（Nitric Oxide, NO）是一种由氮原子和氧原子组成的无机化合物，属于一氧化氮类化学物质。它是无色气体，具有自由基特性，化学性质活泼，易与氧气、过氧化物等反应生成其他氮氧化物。一氧化氮在常温下较稳定，但遇高温或与其他化学物质接触时容易发生反应。它在自然界中存在于雷电放电、火山活动及生物体内代谢等过程中（1⁺²）。

2. 生物学功能

在生物体内，一氧化氮是一种重要的信号分子，广泛存在于神经系统、心血管系统及免疫系统中。

1. 血管扩张作用：一氧化氮由血管内皮细胞生成，通过刺激鸟苷酸环化酶（guanylyl cyclase）升高环磷酸鸟苷（cGMP）水平，松弛血管平滑肌，降低血压。
2. 神经信号传递：作为神经递质或神经调节因子，一氧化氮参与神经元间的信息传递，尤其在学习与记忆的长时程增强（LTP）中起关键作用。
3. 免疫功能：由免疫细胞如巨噬细胞合成的一氧化氮具有杀菌作用，通过生成过氧亚硝基（ONOO⁻）等自由基杀死病原微生物（3⁺）。

3. 生成与代谢

生物体内一氧化氮主要由一氧化氮合酶（Nitric Oxide Synthase, NOS）催化生成，其底物为L-精氨酸和氧气。根据分布和功能，一氧化氮合酶分为三种亚型：神经型（nNOS）、内皮型（eNOS）和诱导型（iNOS）。合成后的一氧化氮在体内作用时间短，可迅速转化为亚硝酸盐（NO₂⁻）和硝酸盐（NO₃⁻），或与其他分子结合（4⁺）。

4. 工业用途与环境影响

工业中，一氧化氮作为中间产物用于硝酸的生产。此外，它还是高温燃烧和汽车尾气的副产物之一，是形成光化学烟雾和酸雨的重要前体物。一氧化氮的排放对空气质量和生态系统有显著影响，因此受严格监控（5⁺）。

5. 医学应用与安全性

医学上，一氧化氮吸入疗法用于治疗新生儿肺动脉高压及成人急性呼吸窘迫综合征。一氧化氮的合理使用能改善血氧水平，但过量吸入可能导致中毒，需谨慎处理。在药物研发中，一氧化氮供体（如硝酸甘油）被广泛用于治疗心血管疾病。

参考文献

1. Koshland DE. The Molecule of the Year. Science. 1992.
2. Ignarro LJ. Nitric Oxide: A Unique Signaling Molecule in the Cardiovascular System. Angewandte Chemie International Edition. 1999.
3. Moncada S, Higgs A. The L-Arginine-Nitric Oxide Pathway. New England Journal of Medicine. 1993.
4. Alderton WK, Cooper CE, Knowles RG. Nitric Oxide Synthases: Structure, Function, and Inhibition. Biochemical Journal. 2001.
5. Seinfeld JH, Pandis SN. Atmospheric Chemistry and Physics. Wiley. 1998.